基于混合云架構(gòu)的江陰市智慧水利一體化應(yīng)用門戶探索與實踐

文/鄒明忠

自2011年江蘇省開展水利現(xiàn)代化試點建設(shè)以來，江陰市作為省水利現(xiàn)代化示范市，將水利信息化作為水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)支撐和重要標(biāo)志，著力加強智慧水利建設(shè)，率先從全面提升感知能力、全面加強互聯(lián)互通、提高基礎(chǔ)設(shè)施能力、實現(xiàn)信息充分共享、大力推進智慧應(yīng)用五個方面進行了探索與實踐。其成果的應(yīng)用實現(xiàn)了水旱災(zāi)害防御的智能化、水資源調(diào)度的科學(xué)化、水資源管理的精細(xì)化、河長制管理的精準(zhǔn)化、水利工程管理的標(biāo)準(zhǔn)化、水利工程建設(shè)的規(guī)范化、水利政務(wù)辦公的便捷化、水利政務(wù)服務(wù)的便民化。

一、總體建設(shè)思路

按照水利部、江蘇省水利信息化發(fā)展規(guī)劃與總體方案要點，結(jié)合智慧城市建設(shè)總體要求，江陰市聚焦政府監(jiān)管、江河調(diào)度、工程運行、應(yīng)急處置、高效便民等方面，采用新一代物聯(lián)網(wǎng)+混合云+大數(shù)據(jù)分析+專業(yè)模型算法等先進技術(shù)，以“1個中心+1個門戶+1個平臺”為主要建設(shè)內(nèi)容，致力于服務(wù)水利全業(yè)務(wù)領(lǐng)域，形成具有水治理能力現(xiàn)代化的新型水利。

二、門戶架構(gòu)設(shè)計

基于混合云的智慧水利一體化應(yīng)用門戶架構(gòu)見圖1，在共享智慧城市資源環(huán)境下，主要從水利數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)中心層、系統(tǒng)應(yīng)用層進行總體架構(gòu)設(shè)計，并開展智慧水利云計算數(shù)據(jù)中心、智慧水利數(shù)據(jù)源采集平臺、智慧水利一體化應(yīng)用門戶內(nèi)容建設(shè)。

三、建設(shè)內(nèi)容

1.智慧水利云計算數(shù)據(jù)中心

該中心率先采用政務(wù)云（專有云）與天翼云（公有云）組成的混合云技術(shù)，通過SSL VPN（HTTPS為基礎(chǔ)的VPN技術(shù)）連接專有云與公有云之間DMZ區(qū)安全設(shè)備，定義云平臺之間的各自處理功能，構(gòu)建安全、靈活、動態(tài)、共享的混合云環(huán)境，組成一個運維高效、性價比高的云計算環(huán)境?；旌显迫诤狭藢Ｓ性坪凸性频母髯詢?yōu)勢，對兩者進行了選擇性連接，水利數(shù)據(jù)存儲于專有云中，保證數(shù)據(jù)的安全；同時利用公有云的數(shù)據(jù)資源和計算能力，進行數(shù)據(jù)的處理和分析，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全存儲、多部門共享和大數(shù)據(jù)綜合分析，為水利全業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用提供良好的解決方案。同時數(shù)據(jù)中心具有統(tǒng)一的信息資源目錄、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、集成的數(shù)據(jù)庫等功能服務(wù)。智慧水利云計算數(shù)據(jù)中心設(shè)計見圖2。

圖1 應(yīng)用門戶架構(gòu)

圖2 數(shù)據(jù)中心設(shè)計

2.智慧水利數(shù)據(jù)源采集平臺

該平臺主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)從采集、傳輸、處理、整編、分析，到數(shù)據(jù)推送的一系列規(guī)范化數(shù)據(jù)服務(wù)。從縱橫向開展水雨工情等數(shù)據(jù)的自動化傳感或人工方式的采集、視頻資源等共享和信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與安全體系建設(shè)。江陰市智慧水利多源數(shù)據(jù)源采集與共享架構(gòu)見圖3。

3.智慧水利一體化應(yīng)用門戶

該門戶采用現(xiàn)代先進的綜合門戶技術(shù)，實現(xiàn)了統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一單點登錄、統(tǒng)一安全認(rèn)證、統(tǒng)一權(quán)限分配、統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)和水利全業(yè)務(wù)的集成開發(fā)和視頻會商、數(shù)據(jù)顯屏等配套設(shè)施建設(shè)。同時能快速部署上線，便捷登錄、訪問、發(fā)布，彈性可擴展，實現(xiàn)一體化應(yīng)用。主要體現(xiàn)以下四個特點：一是切合實際需求，統(tǒng)一規(guī)劃智慧水利建設(shè)。二是兼顧安全與便捷，打造智慧水利總體架構(gòu)。三是突出適用性要求，不斷完善應(yīng)用系統(tǒng)功能。四是注重實用與運維，確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行。應(yīng)用門戶主界面見圖4。

四、技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新

1.優(yōu)先選用省級水利地理信息服務(wù)平臺的各項功能，并疊加地方國土規(guī)劃部分的“一張圖”，共享省、市“一張圖”的成果。

2.率先采用政務(wù)云（私有云）與公有云組成的混合云技術(shù)。

3.采用新一代綜合門戶技術(shù)，開發(fā)統(tǒng)一的用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、接口管理、安全管理等，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成與信息共享和便捷的一站式登錄、訪問、發(fā)布及個性化擴展定制。

4.采用國外先進成熟的洪澇計算技術(shù)，構(gòu)建河網(wǎng)—管網(wǎng)耦合模型，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的洪澇預(yù)報預(yù)警與科學(xué)調(diào)度。

5.依托水質(zhì)監(jiān)測與水工情等數(shù)據(jù)，引進河網(wǎng)水動力學(xué)模型和河網(wǎng)水質(zhì)模型，快速高效生成最佳的泵站與閘群調(diào)度方案，合理調(diào)度泵閘群，實現(xiàn)調(diào)水工程泵閘科學(xué)調(diào)度。

6.率先研發(fā)基于高頻微波與新一代人工智能技術(shù)的高時空分辨率降水監(jiān)測分析系統(tǒng)，極大提高了降水監(jiān)測預(yù)報網(wǎng)格化和精細(xì)化水平，是大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)與水利水文、氣象等行業(yè)的一次深度融合。

五、成果榮譽及其應(yīng)用價值

2013年5月，項目通過了水利部信息中心、江蘇省水利廳、河海大學(xué)、南京水利水文自動化所等單位專家的聯(lián)合驗收，一致認(rèn)為總體達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2014年6月，江陰市分別被水利部科技推廣中心和江蘇省水利廳列為全國、全省首家“智慧水利信息化技術(shù)推廣示范基地”。

2015年10月，項目獲得江蘇省水利科技進步獎。

2016年6月，項目獲無錫市智慧城市應(yīng)用示范項目稱號。

圖3 多源數(shù)據(jù)源采集與共享架構(gòu)

圖4 一體化應(yīng)用門戶主界面

2016年9月，水利部在江陰市舉辦“智慧水利信息化技術(shù)推廣培訓(xùn)會”。

2017年2月，江陰市防汛信息化建設(shè)與應(yīng)用成果在江蘇省地市級防辦主任及分管領(lǐng)導(dǎo)工作會議上作唯一重點展示。

2018年12月，水利部深化水利改革領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室向中央及各省水利廳宣傳推廣“江蘇省江陰市推進智慧水利建設(shè)”專題。

2020年1月，入選水利部智慧水利優(yōu)秀應(yīng)用案例。

智慧水利一體化應(yīng)用門戶的建設(shè)是推進新時代水利現(xiàn)代化的重要舉措，是“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)和“安全、實用”水利網(wǎng)信發(fā)展總要求的具體體現(xiàn)。江陰市全面分析水利業(yè)務(wù)需求，強化頂層設(shè)計，科學(xué)合理運用新一代信息技術(shù)，從驅(qū)動服務(wù)水利全業(yè)務(wù)、全面提升整體能力出發(fā)，加快推進互聯(lián)互通、充分共享和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，促進業(yè)務(wù)流程優(yōu)化和工作模式創(chuàng)新，著力提升水利行業(yè)現(xiàn)代化管理水平，基于混合云架構(gòu)的江陰市智慧水利一體化應(yīng)用門戶項目成果的應(yīng)用為水利部門科學(xué)決策、精準(zhǔn)管理、便捷服務(wù)提供了支撐和保障。